哈佛科学家开发藻类生物墨水提高3D打印组织在生物学中的可行性
2024-08-29
哈佛医学院的科学家们开发了一种新型的基于藻类的生物墨水，一旦3D打印到软组织结构中，就会表现出增强的细胞活力。该团队通过将光合藻类和人类肝细胞结合到水凝胶基质中形成生物墨水，然后将其用于3D打印具有逼真的肝脏 “小叶” 的六边形结构。由于藻类释放氧气的自然趋势，经过生物印刷和染色的人体细胞能够繁殖，表现出增强的功能并产生肝脏特异性蛋白质。
未来，研究人员认为，他们的新型生物打印技术可以应用于从药物开发和个性化医疗到基于藻类的健康零食等领域。这篇论文的资深作者Y Shrike Zhang说，“这项研究是共生组织工程以生理上有意义的方式将植物细胞和人类细胞结合在一起的第一个现实生活中的例子。我们的研究提供了一个独特的例子，说明我们如何利用自然界中常见的共生策略来增强我们在人体中设计功能组织的能力
研究团队的六角形生物打印结构 (如图所示) 已被证明可以在7天内支持细胞92%
研究团队的六角形生物打印结构 (如图所示) 已被证明可以在7天内支持细胞92%。这张照片由 “材料问题” 杂志提供。
对3D打印生物组织的迫切需求
器官捐献者的短缺仍然是世界范围内的一个主要问题，根据世界卫生组织的数据，目前只有大约10% 的移植需求得到满足。因此，开发人工替代产品的紧迫性越来越高，近年来，3D生物打印在该领域取得了重大进展。尽管研究人员采用了不同的方法，但由此产生的充满细胞的结构通常缺乏使其在最终用例中有用的细胞活力。例如，华盛顿州立大学 (WSU) 的科学家也创造了一种天然增强的水凝胶，目前还没有准备好用于医疗用途。
细胞的活力很大程度上取决于它们的氧暴露水平，并且已经证明氧的均匀分布有助于细胞生长。然而，由于破坏性的副产物和不一致的释放曲线，先前使用氧分布生物材料对填充有细胞的水凝胶进行充氧的尝试已经停止。据中国3D打印网报道，为了克服这些局限性，研究团队将德累斯顿工业大学开发的富含藻类的水凝胶调整为含有更高的纤维素浓度。天然聚合物不仅为科学家的水凝胶提供了完整性，而且最终证明了它们丰富组织以进行3D打印的能力。
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